Sonlu Elemanlar Yöntemi Kullanılarak Statik ve Dinamik Koşullar Altında Gerilme ve Deformasyon

21 Pages·2017·4.15 MB·Turkish

Bayraklı-İzmir Bölgesinde Sonlu Elemanlar Yöntemi Kullanılarak Statik ve Dinamik Koşullar
Altında Gerilme ve Deformasyon Davranışlarının İncelenmesi
Investigations of the Relationships Between Stress and Deformation Under Static and Dynamic
Conditions Using the Finite Element Method
A Case Study: Bayraklı-İzmir Region
Ahmet Turan Arslan
DEÜ Mühendislik Fakültesi Jeofizik Müh. Bölümü, Tınaztepe Kampüsü, Buca, İzmir
Mustafa Akgün (Sunan)
DEÜ Mühendislik Fakültesi Jeofizik Müh. Bölümü, Tınaztepe Kampüsü, Buca, İzmir
Erhan Tekin
Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Ankara,
Bayraklı-İzmir Bölgesinde Yapılan Jeofizik Çalışmalardan Elde Edilen
2D Zemin Modeli
Profil üzerinde yapılan jeofizik çalışmalar
• Uzunluk 10 km.
• Mikrogravite profil ölçümü
• SPAC çalışması 5 adet
• Mikrotremor tek nokta ölçümleri
• Özdirenç Tomografi 1200 m.
• Özdirenç Elektrik sondajı (AB/2=1000m)
Çalışma Alanında ve Zemin Yüzeyinde
Deprem Kuvvetini Etkileyebilecek
Anakaya-Zemin
Özellikleri İçin Saptanan Özellikler
Zemin Yüzeyindeki Deprem Kuvvetinin Araştırılmasına Yönelik Yatay ve Düşey Yöndeki Zemin
Özelliklerindeki Değişimlerin irdelenmesi İçin Hazırlanan Rejyonel 2D Zemin Modeli
1. 2D Yer altı modelini oluşturan
katmanlar
• Yatay
• Yarı sonsuz
• Birbirine paralel
• Tektdüze
• Homojen
• Katmanlardan oluşmamıştır.
2. Bu modele göre zemin yüzeyindeki
deprem enerjisinin zaman ve frekans
ortamı özellikleri ile zemin gerilim-
deformasyon değişimlerini etkileyecek
zemin özelliklerinin araştırılacağı alanın
yatay ve düşey genişlik ölçekleri km
bazında olması gerekir.
3. Derinlik ve genişlik boyunca sismik
empedans oranları oldukça yüksektir.
4 Yanal yönde senaryo depremi ile
kuramsal-gözlemsel zemin transfer
fonksiyonu hesaplamalarından elde
edilen DAF değerleri 1 den büyüktür.
Zemin Yüzeyindeki Deprem Kuvvetinin Araştırılmasına Yönelik Hazırlanan Rejyonel
ve 1D Boyutlu Zemin Modeli
Soil 1. • zemin yüzeyine yaklaştıkça S dalga hızı azalıyor .
Kalınlığı 45-150 m. 1.54<ρ<1.74 t/m3 • Bu azalma oranları çok fazla 3000>1200>600>300 m/sn
150<Vs<250 m/sn ve 260<Vp<430 m/sn
• Mühendislik ana kayası tanımına göre Vs>700 m/sn
.
k
ortalama 300 m. Derinlikten sonra oluşuyor.
j
iln Soil 2
ire Kalınlığı 14-37 m. 1.97<ρ<2.08 t/m3 • Sismik ana kaya 1200 m. Den itibaren başlıyor.
D
400<Vs<500 m/sn ve 690<Vp<865 m/sn • Derinliğe bağlı olarak oluşan bu ani S dalga hız
değişimlerinin oluştuğu katman sınırlarında deprem
45-150 m.
Soil 3.
dalgasının genlik-frekans eğrisinde değişimler
Kalınlığı 75-370 m. 1.74<ρ<1.83 t/m3
250<Vs<300 m/sn ve 430<Vp<520 m/sn oluşur.
350-400 m. • Zemin yüzeyinden itibaren Ortalama 300 m. Kalınlık
Soil 4.
içindeki ortalama Vs=300 m/sn dir.
Kalınlığı 60-90 m. 2.08<ρ<2.17 t/m3
500<Vs<600 m/sn ve 865<Vp<1040 m/sn
• Sismik empedans oranları ile tabaka
600 m.
yoğunluklarındaki değişimler dikkate alınırsa zemin
Bedrock 1.
transfer fonksiyon hesaplamalarında 1200 m.
Kalınlığı 200 m. 2.34<ρ<2.47 t/m3
800<Vs<1000 m/sn ve 1385<Vp<1730 m/sn Derinlik dikkate alınmalıdır.
• İzmir körfezi ve çevresinde yer alan zemin içinde S
Bedrock 2.
dalga hızı alt ve üst tabakaya göre göre yüksek
Kalınlığı 600 m. 2.59<ρ<2.64 t/m3
1200<Vs<1300 m/sn ve 2250<Vp<9249 m/sn olan bir katman vardır. Bu katman mühendislik ana
kayası değildir.
1200 m.
Seismic Bedrock
• Çünkü bu katman altında düşük S dalga hızı
Vs>3000 m/sn
gözlenmektedir.
Vp>7000 m/sn
Ρ> 3.5 t/m3
Zemin Modelindeki Boyut Değişimleri
(1D Ve 2D İle Yanal Ve Düşey Yönlü Uzunluk Değişimleri)
Dikkate Alınarak
Statik ve Deprem-zemin-yapı Ortak Dinamik Davranış
Sonucu Oluşan
Toplam-düşey-yatay Yer Değişmeleri İle
Makaslama Deformasyonu Değişimlerinin
Kazıklı Radye Temele Sahip Yüksek Bir Yapı İçin Kazıkların Hem Alt Ve Üst
Noktalarında
Hem Sağ-sol-orta Kesimlerinde
(3 Farklı Bölge İçin)
Hesaplama ve Karşılaştırma Sonuçları
Kazıklı Sistemin
Üst Kısmı
Kazıklı Sistemin Alt Kısmı
Kazıklı Sistemin Sol Kısmı
Kazıklı Sistemin Sağ Kısmı
Kazıklı Sistemin Orta Kısmı
Statik Koşullarda Geniş Ve Dar Ölçekli Modellerde Kazıkların Üst Ve Alt Noktalarındaki Toplam, Düşey, Yatay
Yer Değiştirme Ve Makaslama Deformasyonlarının Dağılımı
a. ortalama toplam yer değiştirme miktarları Yandaki tabloda
Kazık üst noktaların da
Dar ve geniş
Geniş model için 30 36 30 cm;
Dar model için 20 24 18 cm. modeller için
Fark Değerler 10 12 12 cm
kazık üst ve alt
alt uç noktalarındaki toplam yer değiştirmeler
Geniş modelde 28, 34 28 cm; noktalarında
Dar modelde 18 24 16 cm
ve
Fark Değerler 12 10 12 cm
b. Ortalama düşey yer değiştirmeler sağ-orta-sol
Kazık üst noktaların da
Kesimlerde
Geniş model için 28 36 28 cm;
Ortalama olarak
Dar model için 18 24 16 cm.
Fark Değerler 10 12 12 cm 10-12 cm toplam
alt uç noktalarındaki toplam yer değiştirmeler
10-12 cm düşey
Geniş modelde 28, 34 28 cm;
Dar modelde 18 24 16 cm 02 cm yatay
Fark Değerler 10 10 12 cm
Yer değiştirmeler
c. Ortalama yatay yer değiştirme miktarları
Kazık üst noktaların da İle
Geniş model için 06 01 11 cm;
3.00-4.00 arasında
Dar model için 09 00 09 cm.
Fark Değerler -03 01 02 cm değişen
alt uç noktalarındaki toplam yer değiştirmeler
makaslama
Geniş modelde 00 01 03 cm;
Dar modelde 02 00 01 cm deformasyon fark
Fark Değerler -02 01 02 cm
değerleri
d. Ortalama Makaslama deformasyonları (x10-4)
Saptanmıştır.
Kazık üst noktaların da
Geniş model için 3.30 4.40 4.40; Bu farkların zemin
Dar model için 1.70 6.80 0.85.
dinamik
Fark Değerler 1.60 -2.40 3.55
alt uç noktalarındaki toplam yer değiştirmeler davranışında
Geniş model için 7.70 1.65 7.15
Önemi Varmı?
Dar model için 9.35 7.65 9.35
Fark Değerler -1.65 -5.00 -2.20
Statik Koşulda Makaslama deformasyonlarının Zemin Model Boyutlarına Göre
Yanal ve Düşey Yöndeki Dağılımları
Geniş ve dar modeller için makaslama deformasyonlarının
dağılışı
geniş modelde kazıklı seviyelerde derinliğe bağlı olarak
makaslama deformasyonlarında bir azalış gözlenirken,
kazıklı seviye altından itibaren Soil 1-Soil 2 tabakası
dokanağına kadar makaslama deformasyonlarında
derinlikle doğru orantılı olarak bir artışın olduğu
gözlenmektedir.
Soil-1 içinde ve Kazık-Temel Toplam derinlik
boyunca
Dar ve geniş her iki model için düşey yer değiştirme eğimi az
Makaslama deformasyonlarının sismik koşullarda (0.25 g)
geniş kesit üzerindeki dağılımları
Geniş ölçekli model için statik ve
Geniş ölçekli model için statik ve
farklı büyüklüğe sahip sismik
farklı büyüklüğe sahip sismik
yükler altıdan düşey yer
yükler altıdan makaslama
değiştirmenin derinliğe göre
deformasyonunun derinliğe göre
değişim grafiği
değişim grafiği
Çalışma Alanının Tanımı